První transatlantický kabel

Před 150 lety, 16. srpna 1858, prezident Spojených států James Buchanan

Od myšlenky až po projekt

První návrh týkající se telegraf a Atlantský oceán, byl obvod relé, v němž zprávy doručeny lodě musely být zaslány telegraficky od Newfoundlandu do zbývající části Severní Ameriky. Problémem bylo vybudování telegrafní linie na obtížném terénu na ostrově.

Hledal pomoc inženýra odpovědného za projekt, následně přitahoval amerického obchodníka a finančníka Cyrusa Fielda, který se stal nenahraditelným pro projekt transatlantického kabelu. Během práce překonal oceán více než třicetkrát. I přes neúspěchy, kterým čelil Field, jeho nadšení vedlo k úspěchu.

Podnikatel se okamžitě zmocnil myšlenky transatlantického telegrafního přenosu. Na rozdíl od pozemských systémů, ve kterých byly impulzy regenerovány relé, měla transeekanická linka společné s jedním kabelem. Pole obdržela jistotu možnosti přenosu signálu na dlouhé vzdálenosti od Samuel Morse a Michael Faraday.

William Thompson dal toto teoretické zdůvodnění, v roce 1855 publikoval zákon inverzních čtverců. Doba náběhu pulzu procházejícího kabelem bez indukčního zatížení je určena RC časovou konstantou vodiče délky L rovnající se rcL², kde r a c jsou odpor a kapacita na jednotku délky, resp. Thomson také přispěl k technologii práce pod vodou. Dokončil zrcadlový galvanometr, v němž projekce na obrazovku zesílila i nejmenší odchylka zrcadla způsobená proudem. Později vynalezl zařízení, které zaznamenává signály inkoustem na papír.

Technologie podvodních kabelů se zlepšila po vzhledu v Anglii v roce 1843 gutaperča. Toto Pryskyřice strom, který roste v Malay poloostrově, byl dokonalý izolant, protože to bylo termoplastický měkne při zahřívání a vrátí se do pevné formě po ochlazení, což usnadňuje izolaci vodičů. Pod tlakem a teplotními podmínkami na dně oceánu se zlepšily jeho izolační vlastnosti. Guttapera zůstala hlavním materiálem pro izolaci ponorkových kabelů před objevením polyethylenu v roce 1933.

Projekty v terénu

Cyrus Field vedl 2 projekty, z nichž první selhal a druhý skončil úspěšně. V obou případech byly kabely tvořeny jedním 7-žilovým drátem obklopeným gutaperčou a obrněným ocelovým drátem. Chráněno proti korozi poskytuje obmolennaya konopí. Námořní míle vzorového kabelu z roku 1858 vážila 907 kg. Transatlantický kabel z roku 1866 byl těžší, 1622 kg / míle, ale protože jeho objem byl větší, vážil méně ve vodě. Pevnost v tahu byla 3 tuny a 7,5 tuny.

Všechny kabely měly jeden vodič s návratností vody. Přestože mořská voda má menší odpor, je vystavena přílivovým proudům. Napájení bylo zajištěno chemickými zdroji proudu. Například koncept 1858 měl 70 prvků o velikosti 1,1 V. Tyto úrovně napětí spolu s nesprávným a neúmyslným uložením vedly k vzniku hlubokého transatlantického kabelu. Použití zrcadlového galvanometru umožnilo použití nižších napětí v následujících linkách. Vzhledem k tomu, že odpor byl kolem 3 ohmů na námořní míli, mohly být prováděny proudy řádově miliampérů, dostatečné pro zrcadlový galvanometr ve vzdálenosti 2000 mil. V šedesátých letech 20. století byl zaveden bipolární telegrafní kód. Body a tahy kódu Morse byly nahrazeny impulsy s opačnou polaritou. Postupně se vyvíjely složitější schémata.

Expedice 1857-58 a 65-66 let.

K vybudování prvního transatlantického kabelu vydáním akcií se shromáždilo 350 000 liber št. Americká a britská vláda zaručují návratnost investic. První pokus byl proveden v roce 1857. K přenosu kabelu byly potřebné dva kabely "Agamemnon" a "Niagara". Elektrikáři schválili způsob, jakým jedna loď položila linku z pobřežní stanice s následným spojením druhého konce s kabelem na druhé lodi. Výhodou bylo, že při udržování trvalého elektrického spojení s pobřežím. První pokus selhal, když zařízení pro pokládání kabelu zmizelo 200 mil od břehu. Byl ztracen v hloubce 3,7 km.

V roce 1857 vyvinul hlavní inženýr Niagara, William Everett, nové zařízení pro pokládání kabelu. Pozoruhodným zlepšením byla automatická brzda, která fungovala, když napětí dosáhlo určitého prahu.

Po silné bouře, která málem potopil „Agamemnon“, lodě se setkal v polovině oceánu, a 25 června 1858 začala opět položit transatlantický kabel. "Niagara" se přesunula na západ a "Agamemnon" - na východ. Byly provedeny dva pokusy, které byly přerušeny poškozením kabelu. Lodě se vrátily do Irska k výměně.

17.července flotily opět šly na setkání s ostatními. Po drobných poruchách byla operace úspěšná. Jde o konstantní rychlost 5-6 uzlů, 4. srpna "Niagara" vstoupila do Trinity Bay. Newfoundland. Ve stejný den přišel Agamemnon do zálivu Valentia v Irsku. Královna Viktorie poslala první uvítací zprávu popsanou výše.

Expedice z roku 1865 skončila neúspěchem 600 mil od Newfoundlandu a jediný pokus v roce 1866 byl úspěšný. První zpráva na nové lince byla odeslána z Vancouveru do Londýna 31. července 1866. Kromě toho byl nalezen konec kabelu ztraceného v roce 1865 a linka byla úspěšně dokončena. Přenosová rychlost byla 6-8 slov za minutu za cenu 10 USD / slovo.

Telefonní připojení

V roce 1919 zahájila americká společnost ATT studii o možnosti transatlantického telefonního kabelu. V roce 1921 byla položena hlubokomořská telefonní linka mezi Key West a Havanou.

V roce 1928 bylo navrženo položit kabel bez opakovačů jediným hlasovým kanálem přes Atlantický oceán. Vysoké náklady na projekt (15 milionů dolarů) uprostřed Velké hospodářské krize, stejně jako zlepšení v oblasti radiotechniky, přerušily projekt.

Počátkem třicátých let vývoj elektroniky umožnil vytvoření podvodního kabelového systému s opakovači. Požadavky na konstrukci zesilovačů střední linky byly bezprecedentní, neboť zařízení musely pracovat nepřetržitě na oceánové podlaze po dobu 20 let. Spolehlivost komponentů, zejména elektronických trubek, podléhala přísným požadavkům. V roce 1932 existovaly elektrické žárovky, které úspěšně absolvovaly zkoušku po dobu 18 let. Používané radiotechniky byly mnohem horší než nejlepší vzorky, ale byly velmi spolehlivé. V důsledku toho pracovala TAT-1 po dobu 22 let a ani jedno lampa nezmizela.

Dalším problémem byla instalace zesilovačů na otevřeném moři v hloubce 4 km. Když zastavíte loď na resetování opakovače na kabelu se spirálovým pancířem, mohou se objevit inflekce. Jako výsledek byl použit flexibilní zesilovač, který mohl být vybaven zařízením určeným pro telegrafní kabel. Nicméně fyzické omezení flexibilního opakovače omezilo jeho propustnost na 4-vodičový systém.

Britská pošta vyvinula alternativní přístup s pevnými opakovači s mnohem větším průměrem a propustností.

Provádění TAT-1

Projekt byl obnoven po druhé světové válce. V roce 1950 byla technologie flexibilního zesilovače testována systémem spojujícím Key West a Havanu. V létě 1955 a 1956 byl položen první transatlantický telefonní kabel mezi Obanem ve Skotsku a Clarenville na Fr. Newfoundland, hodně na sever od stávajících telegrafních linek. Každý kabel měl délku kolem 1950 námořních mil a sestával z 51 opakovačů. Jejich počet byl určen maximálním napětím na svorkách, které by mohly být použity pro napájení, aniž by byla ovlivněna spolehlivost vysokonapěťových komponent. Napětí bylo na jednom konci +2000 V a na druhém konci -2000 V. Šířka pásma systému, podle pořadí, byla určena počtem opakovačů.

Kromě opakovačů bylo na východo-západní linii instalováno 8 podvodních podvodních a 6 na východo-západní čáře. Opravili nahromaděné posuny ve frekvenčním pásmu. Přestože celková ztráta šířky pásma 144 kHz byla 2100 dB, použití ekvalizérů a opakovačů snížilo tuto hodnotu na méně než 1 dB.

Začínáme TAT-1

V prvních 24 hodinách po zahájení 25. září 1956 bylo uskutečněno 588 telefonátů z Londýna a USA a 119 z Londýna do Kanady. TAT-1 okamžitě ztrojnásobila kapacitu transatlantické sítě. Kabel frekvenční pásmo 20 až 164 kHz, která se nechá mít 36 hlasových kanálů (4 kHz), z nichž 6 byly sdíleny mezi Londýn a Montreal a 29 - mezi Londýn a New York. Jeden kanál byl určen pro telegraf a servis.

Systém také zahrnoval pozemní komunikaci přes Newfoundland a pod vodou s Nova Scotia. Tyto dvě linky sestávaly z jediného 271 námořního kilometru kabelu se 14 tuhými repeatery navrženými UK post. Celková kapacita byla 60 hlasových kanálů, z nichž 24 bylo spojeno s Newfoundlandem a Novým Skotskem.

Další vylepšení TAT-1

Linka TAT-1 stojí 42 milionů dolarů. Cena 1 milionu dolarů na jeden kanál stimulovala vývoj koncových zařízení, která by efektivněji využívala šířku pásma. Počet hlasových kanálů ve standardním kmitočtovém rozsahu 48 kHz se zvýšil z 12 na 16 snížením jejich šířky ze 4 na 3 kHz. Další novinkou byla dočasná interpolace řeči (TASI), vyvinutá v laboratořích Bell Labs. TASI umožnil zdvojnásobit počet hlasových okruhů kvůli pauzám v řeči.

Optické systémy

Původ zaoceánské optický kabel TAT-8 bylo uvedeno do provozu v 1988 g. Opakovače impulsy regenerovat konverzi optických signálů na elektrické signály a naopak. Dvě pracovní páry vláken pracují rychlostí 280 Mbit / s. V roce 1989, díky transatlantické internet kabelem, IBM se dohodly na financování úroveň T1 linky mezi Cornell University a CERN, která výrazně zlepšila vztah mezi USA a evropské části z počátku internetu.

Do roku 1993 bylo celosvětově provozováno více než 125 tisíc km TAT-8. Tato hodnota byla téměř stejná jako celková délka analogových ponorkových kabelů. V roce 1992 vstoupil do služby TAT-9. Rychlost vlákna byla zvýšena na 580 Mbit / s.

Technologický průlom

V pozdních devadesátých letech vývoj optických zesilovačů dopovaných erbiem vedl ke kvantovému skoku jako ponorové kabelové systémy. Světelné signály s vlnovou délkou asi 1,55 μm se dají přímo zesilovat a šířka pásma přestala být omezena rychlostí elektroniky. První opticky vylepšený systém prováděný napříč Atlantikem byl TAT 12/13 v roce 1996. Rychlost přenosu na každém ze dvou párů vláken činila 5 Gbit / s.

Moderní optické systémy mohou přenášet tak velké množství dat, že redundance je zásadní. Typicky jsou moderní kabely z optických vláken, jako například TAT-14, tvořeny dvěma samostatnými transatlantickými kabely, které jsou součástí topologie kruhů. Dvě další tratě spojují pobřežní stanice na každé straně Atlantického oceánu. Data jsou odeslána podél kruhu v obou směrech. V případě přerušení je kroužek samoléčivý. Doprava je přenášena na páry náhradních vláken v pracovních kabelech.